Résumé des méthodes de test de précision de positionnement des machines-outils à commande numérique

La machine-outil CNC, abréviation de machine-outil à commande numérique, est un type de machine-outil automatique dotée d'un système de commande par programme. Ce système est capable de traiter et de décoder des instructions logiques ou symboliques, comme l'indique la société Nanjing Fourth Machine Tool Limited. Grâce à ces informations, la machine est équipée d'un dispositif de commande numérique qui envoie divers signaux de commande. Ces signaux pilotent les mouvements de la machine et permettent l'usinage automatique des pièces selon les spécifications de forme et de taille définies dans les plans.
La précision de positionnement des machines-outils à commande numérique (CNC) correspond à la précision de déplacement de chaque axe de coordonnées de la machine, sous le contrôle du dispositif de commande numérique. On peut la comprendre comme la précision cinématique de la machine. Contrairement aux machines-outils conventionnelles, dont l'avance est manuelle et la précision de positionnement principalement déterminée par l'erreur de lecture, les machines-outils à commande numérique sont pilotées par un programme numérique. Leur précision est donc déterminée par le système de commande numérique et l'erreur de transmission mécanique. Le mouvement des pièces mobiles étant réalisé par le dispositif de commande numérique, chaque pièce est programmée pour un usinage de précision. La précision de positionnement reflète directement cette précision et constitue ainsi un paramètre essentiel.
1. Détection de la précision du positionnement par mouvement linéaire
La précision du positionnement linéaire est généralement vérifiée lorsque la machine-outil et la plateforme de travail sont à vide. Conformément aux normes nationales et à la norme ISO, le contrôle des machines-outils à commande numérique (CNC) doit être effectué par mesure laser. En l'absence d'un interféromètre laser, une règle graduée peut être utilisée, et un microscope optique peut servir de référence pour la comparaison des mesures. Toutefois, la précision de l'instrument de mesure doit être supérieure à 1 ou 2 degrés de liberté.
Afin de refléter toutes les erreurs de positionnement, la norme ISO prévoit que chaque point de positionnement est calculé à partir de la valeur moyenne des données des cinq mesures et que le point de positionnement est dispersé par ±3.
2, détection de la précision de positionnement par répétition de mouvement linéaire
L'instrument utilisé pour les tests est identique à celui employé pour la détection et la localisation de la précision. La méthode générale consiste à mesurer le déplacement selon des coordonnées arbitraires, près du point médian et des extrémités de trois positions. Chaque position est positionnée rapidement et de manière mobile. Dans les mêmes conditions, la mesure est répétée sept fois. La position d'arrêt est mesurée et la différence maximale entre les deux positions (la plus grande), avec un signe positif ou négatif, est calculée. Cette différence représente la précision de positionnement répétée et reflète la stabilité de la précision du mouvement de l'axe, indicateur fondamental de cette précision.
3. Détection de précision du retour au mouvement linéaire de l'origine

La précision du retour à l'origine correspond essentiellement à la précision de positionnement répétée d'un point particulier sur l'axe ; sa méthode de détection est donc identique à celle de la précision de positionnement répétée.

4, mouvement linéaire de la détection d'erreur inverse
L'erreur inverse de mouvement linéaire, également appelée perte de moment cinétique, concerne les éléments de la chaîne d'entraînement de l'axe (tels que les servomoteurs et les moteurs pas à pas dans la zone morte inverse, etc.) et reflète les erreurs mécaniques dues au jeu des engrenages et à la déformation élastique. Plus cette erreur est importante, plus la précision et la répétabilité du positionnement sont faibles.
La méthode de détection d'erreur de marche arrière consiste à mesurer, sur l'axe de déplacement, une distance jusqu'à une position d'arrêt servant de référence. On envoie ensuite une commande de déplacement dans la même direction, puis on parcourt la même distance en sens inverse. La différence entre la position mesurée et la position de référence est alors calculée. Au milieu du trajet et aux trois extrémités, les deux positions sont mesurées à plusieurs reprises (généralement 7 fois). La valeur moyenne de chaque mesure est calculée, et la valeur maximale parmi ces moyennes correspond à l'erreur de marche arrière.
5, détection de la précision de positionnement de la table rotative
Un outil de mesure standard, un polyèdre angulaire de plateau tournant, un réseau circulaire et un collimateur, sont utilisés selon les circonstances spécifiques. La méthode de mesure consiste à positionner le plateau (en marche avant ou arrière) sur un point précis, à l'arrêter, à le verrouiller et à le maintenir en place. Cette position sert de référence. Ensuite, le plateau est mis en rotation rapide dans le même sens, et la mesure est effectuée toutes les 30 secondes, avec verrouillage et repositionnement. La différence maximale entre l'angle de rotation réel et la valeur théorique (valeur de consigne) à chaque position correspond à la différence entre les mesures effectuées en rotation avant et arrière. Si la table rotative à commande numérique (CNC) doit être déplacée toutes les 30 secondes vers une position cible. Pour chaque position cible, effectuer 7 allers-retours rapides entre les deux positions, en partant du sens positif et négatif. La différence entre la position réelle et la position cible est calculée selon la méthode de déviation de position. Ensuite, appliquer les dispositions de la norme GB10931-89 « Méthodes d'évaluation de la précision des machines de commande de position numérique » pour calculer la position moyenne et l'écart type. La moyenne et l'écart type de toutes les valeurs maximales, ainsi que la moyenne et l'écart type de toutes les valeurs minimales, constituent l'erreur de précision de positionnement de la table rotative CNC.
En tenant compte des exigences de l'utilisation réelle des transformateurs secs, 0, 90, 180, 270 et plusieurs autres points de division à angle droit pour la mesure, la précision de ces points est supérieure à celle des autres points de vue pour améliorer une note.
6, table rotative de détection de précision d'indexation répétée
La méthode de mesure consiste à répéter la position de la table rotative trois fois en une semaine, en effectuant la mesure dans les deux sens de rotation. La précision maximale est déterminée par la différence entre la valeur théorique de chaque mesure et la position correspondante. Pour une table rotative à commande numérique, un point de mesure est sélectionné toutes les 30 secondes comme position cible. Chaque position cible est ensuite positionnée rapidement cinq fois dans les deux sens (positif et négatif). L'écart entre la position réelle et la position cible est mesuré ; il s'agit de l'écart de position. L'écart type est calculé selon la norme GB10931-89. Six fois la valeur maximale de l'écart type de chaque point de mesure détermine la précision d'indexage répétée de la table rotative à commande numérique.
Retour d'origine 7, table rotative de précision
La méthode de mesure consiste en un retour à l'origine à partir de 7 positions arbitraires respectivement, en déterminant la position d'arrêt, la différence maximale étant l'origine du retour de la précision de la lecture.
Il convient de souligner que la précision de positionnement actuelle est mesurée dans des conditions de positionnement rapide. Or, le système d'avance des machines-outils à commande numérique présente certaines limitations ; la précision de positionnement varie en fonction de la vitesse d'avance. De plus, la précision de positionnement dépend de la température ambiante et de l'axe de travail. La plupart des machines-outils à commande numérique actuelles utilisent un système semi-fermé, les composants de détection de position étant installés sur le moteur d'entraînement. Une erreur de 0,01 à 0,02 mm par mètre de course n'est donc pas surprenante. Cette erreur est due à la dilatation thermique. Certaines machines-outils utilisent une méthode de précontrainte pour en réduire l'impact.
La précision de positionnement répétitive de chaque axe de coordonnées est l'indice de précision le plus fondamental, reflétant la stabilité de la précision du mouvement de cet axe. Actuellement, les systèmes CNC offrent des fonctionnalités de plus en plus avancées. Pour chaque jet, les erreurs de mouvement standard, telles que l'accumulation des erreurs de pas, peuvent être compensées par un système de compensation des erreurs de jeu inverses. Ce système ne se limite pas à la compensation des erreurs aléatoires, car la précision de positionnement répétitive reflète les erreurs aléatoires du mécanisme d'entraînement d'avance intégré. Elle ne peut être modifiée par le système de compensation de la commande numérique ; en cas de précision extrêmement faible, seul un réglage fin de la chaîne de transmission d'avance est possible. Par conséquent, si le choix d'une machine-outil est possible, il est préférable d'opter pour une machine offrant une haute précision de positionnement répétitive.